(57)【要約】【課題】洗びん機の排熱をＣＯ２を冷媒とする圧縮式ヒートポンプの熱源として利用し、該ＣＯ２圧縮式ヒートポンプで製造した９０℃前後の熱水を洗びん機の熱源として利用することにより、原油使用のボイラの稼動を減らし、経費節減と地球温暖化防止に寄与する。【解決手段】複数の処理槽３〜９を処理液の液温が入口側から段階的に昇温した後段階的に降温するように配置し、多数のびん容器を搬送する無端状のキャリア２を該複数の処理槽を通して洗浄する洗びん方法において、ＣＯ２を冷媒としたヒートポンプ装置４１で圧縮機の吐出圧力及びガスクーラでの熱交換エネルギに対応した冷媒循環量を設定することにより、７５〜１００℃の熱水を製造し、該熱水を前記処理槽に貯留された処理液のうちまず高温側の処理液と熱交換し、次に該熱水を低温側の処理液と順々に熱交換させることにより、各処理槽の処理液を夫々設定温度に加熱するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の処理槽を処理液の液温が入口側から段階的に昇温した後段階的に降温するように配置し、多数のびん容器を搬送する無端状のキャリアを該複数の処理槽を通して洗浄するようにした洗びん方法において、
ＣＯ２を冷媒としたヒートポンプ装置で圧縮機の吐出圧力及びガスクーラでの熱交換エネルギに対応した冷媒循環量を設定することにより、７５〜１００℃の熱水を製造し、
該熱水を各処理槽に貯留された処理液のうちまず高温側の処理液と熱交換し、次に該熱水を低温側の処理液と順々に熱交換させることにより、各処理槽の処理液を夫々設定温度に加熱するようにしたことを特徴とする洗びん方法。
【請求項２】
前記熱交換の最終工程で、前記複数の処理槽のうち洗浄槽のキャリア移動方向下流側に配置された予冷槽に貯留された予冷水と、前記熱水とを熱交換させて該熱水の温度を低下させた後、
該低温熱水をヒートポンプ装置に戻すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の洗びん方法。
【請求項３】
前記複数の処理槽のうち最終段の洗浄槽の洗浄液とヒートポンプ装置の蒸発工程下のＣＯ２冷媒又は蒸発工程下のＣＯ２冷媒に蒸発潜熱を与えるブラインとを熱交換させることにより、該洗浄液の保有熱をＣＯ２冷媒の蒸発潜熱として供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の洗びん方法。
【請求項４】
複数の処理槽を処理液の液温が入口側から段階的に昇温した後段階的に降温するように配置し、多数のびん容器を搬送する無端状のキャリアを該複数の処理槽を通して洗浄するようにした洗びん機において、
ＣＯ２を冷媒とするヒートポンプ装置と、該ヒートポンプ装置で製造した熱水を貯留する貯湯槽と、該貯湯槽に貯留された熱水を取り出してヒートポンプ装置又は貯湯槽に戻す循環路とを備え、
該ヒートポンプ装置で圧縮機の吐出圧力及びガスクーラでの熱交換エネルギに対応した冷媒循環量を設定することにより、７５〜１００℃の熱水を製造すると共に、
該熱水を前記複数の処理槽に貯留された処理液のうち高温側処理液と熱交換する熱交換器を該熱水循環路の上流側に介設し、該熱水を低温側処理液と熱交換させる熱交換器を該熱交換器の下流側に順々に介設することにより、各処理槽の処理液を夫々設定温度に加熱するように構成したことを特徴とする洗びん機。
【請求項５】
前記複数の処理槽に蒸気配管を配設して、各処理槽の処理液を蒸気で加熱し、該蒸気配管の下流側端を貯湯槽に導設して、処理液加熱後の蒸気ドレンを該貯湯槽に排出するように構成したことを特徴とする請求項４に記載の洗びん機。
【請求項６】
前記複数の処理槽のうち洗浄槽のキャリア移動方向下流側に予冷槽を設け、前記複数の熱交換器のうち熱水循環路の最下流側に設けられる熱交換器を、熱水と該予冷槽に貯留された予冷水とを熱交換させる熱交換器とし、
該熱交換器で冷却した低温熱水をヒートポンプ装置に戻すように構成したことを特徴とする請求項４に記載の洗びん機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設の洗びん機に適用が容易であり、洗びん機の運転に必要な熱量をＣＯ２を冷媒とする給湯用ヒートポンプシステムで供給するようにして、重油等の使用量を節減可能にした洗びん方法及び洗びん機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では缶入り容器やＰＥＴ容器が普及し、また、２４時間営業のコンビニエンスストアの定着で、びん入り飲料の市場は下降気味である。しかし、依然として牛乳の宅配事業や居酒屋においては需要が見込まれている。
【０００３】
現在、ビールや乳業等の飲料業界において、リターナブル商品のびん詰め製品は、市場から使用済みびん容器として回収され、洗びん機による洗浄工程を経て再利用される。洗びん機において、使用済みびん容器は８０℃前後の熱水の浸漬槽の中で洗剤の化学的作用とジェット流の物理的作用によって洗浄される。
【０００４】
浸漬槽の加熱にはボイラによるスチームが使用されているが、地球温暖化防止の観点や、原油価格の高騰のため、重油を主としたエネルギ使用量の削減が課題になっている。
【０００５】
飲料工場において使用されている洗びんシステムを図３に示す。図３において、現状の洗びんシステム０１は、洗びん機本体Ａと、図示されていない加熱用ボイラが使用されている。洗びん機本体Ａは、浸漬槽とスプレージェットノズルからなる洗浄部Ｂと、びん容器を搬送する無端帯に架装されたキャリア０２とから構成されている。洗びん機本体Ａの前後には、使用済みびん容器ｂ１を供給する給びん部０３と、洗浄後のびん容器ｂ２を次工程の充填工程に送る排びん部０４が設けられる。
【０００６】
洗浄部Ｂは、入口側から、予備洗浄槽０５、予熱槽０６、第１洗浄槽０７、第２洗浄槽０８、第３洗浄槽０９、予冷槽０１０、すすぎ槽０１１の順で直列に配置されている。予備洗浄槽０５〜予冷槽０１０には、各槽の処理液の液面下に熱交換器０１２〜０１７が配置されており、該熱交換器に図示しない加熱用ボイラからスチーム管０１８を通してスチームｓが供給され、各槽に貯留された水又は洗浄液等の処理液は設定温度範囲に加温維持される。第１〜第３洗浄槽０７〜０９には、ＮａＯＨ水溶液等の苛性溶液からなる洗浄液が貯留されている。
【０００７】
使用済みびん容器ｂ１は、まず、予備洗浄槽０５でびん容器ｂ１の汚れを水で洗浄軟化される。次に予熱槽０６では、急激な加温により割れを起こさないために、５０℃前後の温水で予熱される。予熱されたびん容器ｂ１は、第１〜第３洗浄槽０７〜０９で苛性溶液に浸漬される。第１洗浄槽０７及び第２洗浄槽０８は、濃度３〜４ｗｔ％で７５℃〜８０℃の苛性溶液が収容され、第３洗浄槽０９は、濃度０．２〜２ｗｔ％で５０℃〜６５℃の苛性溶液が収容されている。
【０００８】
予冷槽０１０及びすすぎ槽０１１には、２０℃以下の清水ｗが貯留されている。予冷槽０１０は、２５℃前後となるように加熱維持されるため、熱交換器０１７でスチームｓによって加熱される。
このように洗びんシステム０１においては、各洗浄槽を高温に維持するためのスチームｓと洗浄後のびん容器ｂ２を常温に冷却するための清水ｗが用いられている。スチームｓは戻り管０１９を通して還流され、再びボイラで加熱されるが、清水ｗは昇温後温排水として排出されている。
【０００９】
このように、洗びん機において、スチームによる加熱と清水による冷却を有効に活用することで、リターナブル商品のシステム全体の熱効率を向上できるという利点がある。
【００１０】
特許文献１（特開平５−１６１８８７号公報）には、びんを洗浄槽で高温苛性溶液で洗浄した後、清水によるすすぎの前にびんの内外に熱水を噴射させて洗浄性能の向上を可能にした洗びん機が開示されている。
また、特許文献２（特公昭６０−２３８３１号公報）には、麦汁を急冷するビール仕込工程用冷却装置において、麦汁の高温側から吸収式冷凍機の熱源を得て、麦汁の低温側を吸収式冷凍機の熱吸収部で冷却するシステムが開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−１６１８８７号公報
【特許文献２】特公昭６０−２３８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献２に開示されているように、加熱および冷却を行うプロセスにおける温排水を有効に活用してシステム全体の熱効率を向上させるために、ヒートポンプシステムが加熱と冷却を伴なうシステムで利用されている。
【００１３】
特許文献１に開示されているように、洗びん機は苛性洗浄槽を高温（約７０℃）に維持するため、８０℃以上の熱源が要求される。洗びん機を使用する飲料工場においても、蒸気製造単価が高騰してきており、生産設備におけるユーティリティの効率化およびエネルギ原単位の低減が求められている。しかし、従来、圧縮式ヒートポンプにおいては、高効率で８０℃以上の高温を取り出すことが難しいため、圧縮式ヒートポンプを洗びん機に適用する提案はされていなかった。
【００１４】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、洗びん機の排熱をＣＯ２を冷媒とする圧縮式ヒートポンプの熱源として利用すると共に、該ＣＯ２圧縮式ヒートポンプで９０℃前後の熱水を製造し、この熱水を洗びん機の熱源として利用することにより、原油価格の変動を受けるボイラの稼動を減らして、地球温暖化防止に寄与する熱利用システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するため、本発明の洗びん機への熱供給方法は、
複数の処理槽を処理液の液温が入口側から段階的に昇温した後段階的に降温するように配置し、多数のびん容器を搬送する無端状のキャリアを該複数の処理槽を通して洗浄するようにした洗びん方法において、
ＣＯ２を冷媒としたヒートポンプ装置で圧縮機の吐出圧力及びガスクーラでの熱交換エネルギに対応した冷媒循環量を設定することにより、７５〜１００℃の熱水を製造し、
該熱水を各処理槽に貯留された処理液のうちまず高温側の処理液と熱交換し、次に該熱水を低温側の処理液と順々に熱交換させることにより、各処理槽の処理液を夫々設定温度に加熱するようにしたものである。
【００１６】
洗びん機では、洗浄槽内の洗浄液の液温を最高８０℃前後とする必要があるが、本発明方法では、ＣＯ２を冷媒としたヒートポンプ装置を用い、圧縮機の吐出圧力及びガスクーラでの熱交換エネルギに対応した冷媒循環量を設定することにより、７５〜１００℃、好ましくは８５〜９５℃の熱水を製造可能である。この熱水を複数の処理槽に貯留された処理液と、高温側の処理液から順々に熱交換させるようにする。これによって、各処理槽の処理液を夫々設定温度に加熱することができる。なお、このヒートポンプ装置による処理液の加熱と、従来の蒸気による処理液の加熱方式とを併用してもよい。
【００１７】
これによって、洗びん機で使用する蒸気量を低減でき、蒸気を製造するために必要な重油使用量を低減できる。そのため、地球温暖化防止に寄与することができる。
【００１８】
ＣＯ２を冷媒とした給湯用ヒートポンプでは、被加熱水の加熱温度差を大きく取るほうが熱効率を向上できる。そのため、本発明方法では、ヒートポンプ装置で製造した熱水と処理液との熱交換の最終工程で、複数の処理槽のうち洗浄槽のキャリア移動方向下流側に配置された予冷槽に貯留された予冷水と、熱水とを熱交換させて該熱水の温度を低下させた後、該低温熱水をヒートポンプ装置に戻すようにようにするとよい。  
熱水の温度を低下させてヒートポンプ装置に戻すことで、ヒートポンプ装置の熱効率を向上できる。
【００１９】
また、本発明方法において、複数の処理槽のうち最終段の洗浄槽の洗浄液とヒートポンプ装置の蒸発工程下のＣＯ２冷媒又は蒸発工程下のＣＯ２冷媒に蒸発潜熱を与えるブラインとを熱交換させることにより、該洗浄液の保有熱をＣＯ２冷媒の蒸発潜熱として供給するとよい。
【００２０】
これによって、ヒートポンプ装置の蒸発器の蒸発潜熱として、キャリア搬送方向下流側に配置された洗浄槽の洗浄液の保有熱を利用できると共に、該洗浄槽の洗浄液の液温を低下させて、前段の洗浄槽に対して下降した温度勾配を形成できる。これによって、該洗浄槽でびん容器の温度を低下させて、予冷槽に搬送できるので、びん容器の急激な温度低下を防止でき、びん容器の割れを防止できる。
【００２１】
前記本発明方法の実施に直接使用可能な本発明の洗びん機は、
複数の処理槽を処理液の液温が入口側から段階的に昇温した後段階的に降温するように配置し、多数のびん容器を搬送する無端状のキャリアを該複数の処理槽を通して洗浄するようにした洗びん機において、
ＣＯ２を冷媒とするヒートポンプ装置と、該ヒートポンプ装置で製造した熱水を貯留する貯湯槽と、該貯湯槽に貯留された熱水を取り出してヒートポンプ装置又は貯湯槽に戻す循環路とを備え、
該ヒートポンプ装置で圧縮機の吐出圧力及びガスクーラでの熱交換エネルギに対応した冷媒循環量を設定することにより、７５〜１００℃の熱水を製造すると共に、
該熱水を前記複数の処理槽に貯留された処理液のうち高温側処理液と熱交換する熱交換器を該熱水循環路の上流側に介設し、該熱水を低温側処理液と熱交換させる熱交換器を該熱交換器の下流側に順々に介設することにより、各処理槽の処理液を夫々設定温度に加熱するように構成したものである。
【００２２】
本発明の洗びん機では、ヒートポンプ装置で製造した７５〜１００℃、好ましくは８５〜９５℃の熱水を一旦貯湯槽に貯留する。そして、貯湯槽に接続された循環路に該熱水を循環させる。該循環路には、上流から下流に向かって、複数の処理槽に貯留された処理液と高温側の処理液から順々に熱交換させる複数の熱交換器が介設されているので、熱水の保有する熱量によって、高温側の洗浄液から順々に加熱することができる。こうして、複数の処理槽の処理液を夫々設定温度に加熱することができる。
なお、本発明装置において、ヒートポンプ装置による処理液の加熱と、従来の蒸気による洗浄液の加熱方式とを併用してもよい。
【００２３】
本発明の洗びん機によれば、ＣＯ２を冷媒としたヒートポンプ装置により、７５〜１００℃、好ましくは８５〜９５℃の高温の熱水を製造できるので、複数の処理槽に貯留された処理液を夫々設定温度に加熱することができる。そのため、加熱用の蒸気量及び蒸気を製造するための重油の使用量を節減することができる。
【００２４】
本発明装置において、複数の処理槽に蒸気配管を配設して、各処理槽の処理液を蒸気で加熱し、該蒸気配管の下流側端を貯湯槽に導設して、処理液加熱後の蒸気ドレンを該貯湯槽に排出するように構成するとよい。
これによって、蒸気ドレンの保有熱を有効利用できると共に、貯湯槽に貯留された処理液の放熱による温度低下を防止できる。
【００２５】
本発明装置において、複数の処理槽のうち洗浄槽のキャリア移動方向下流側に予冷槽を設け、前記複数の熱交換器のうち熱水循環路の最下流側に設けられる熱交換器を、熱水と該予冷槽に貯留された予冷水とを熱交換させる熱交換器とし、該熱交換器で冷却した低温熱水をヒートポンプ装置に戻すように構成するとよい。
これによって、熱水の温度を低下させてヒートポンプ装置に戻すことで、ヒートポンプ装置の熱効率を向上できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明方法によれば、複数の処理槽を処理液の液温が入口側から段階的に昇温した後段階的に降温するように配置し、多数のびん容器を搬送する無端状のキャリアを該複数の処理槽を通して洗浄するようにした洗びん方法において、ＣＯ２を冷媒としたヒートポンプ装置で圧縮機の吐出圧力及びガスクーラでの熱交換エネルギに対応した冷媒循環量を設定することにより、７５〜１００℃の熱水を製造し、該熱水を各処理槽に貯留された処理液のうちまず高温側の処理液と熱交換し、次に該熱水を低温側の処理液と順々に熱交換させることにより、各処理槽の処理液を夫々設定温度に加熱するようにしたことにより、ボイラの稼動がなくても、各処理槽の処理液を夫々設定温度に維持することができる。
【００２７】
これにより、重油等の化学エネルギの使用量を削減でき、地球温暖化を防止できる。また、給水を給湯用ヒートポンプで加熱し循環して使用するので、運転中給水をほとんど必要としない。また、従来の蒸気による加熱方式と比べて、熱効率の向上が可能となる。
【００２８】
また、本発明装置によれば、複数の処理槽を処理液の液温が入口側から段階的に昇温した後段階的に降温するように配置し、多数のびん容器を搬送する無端状のキャリアを該複数の処理槽を通して洗浄するようにした洗びん機において、ＣＯ２を冷媒とするヒートポンプ装置と、該ヒートポンプ装置で製造した熱水を貯留する貯湯槽と、該貯湯槽に貯留された熱水を取り出してヒートポンプ装置又は貯湯槽に戻す循環路とを備え、該ヒートポンプ装置で圧縮機の吐出圧力及びガスクーラでの熱交換エネルギに対応した冷媒循環量を設定することにより、７５〜１００℃の熱水を製造すると共に、該熱水を前記複数の処理槽に貯留された処理液のうち高温側処理液と熱交換する熱交換器を該熱水循環路の上流側に介設し、該熱水を低温側処理液と熱交換させる熱交換器を該熱交換器の下流側に順々に介設することにより、各処理槽の処理液を夫々設定温度に加熱するように構成したことにより、前記本発明方法と同様の作用効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００３０】
本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る洗びん機IとＣＯ２を冷媒とした給湯用ヒートポンプシステムIIが組み合わされた洗びんシステムの全体構成図である。
図１において、洗びん機本体１には、複数の処理槽が直列に配置されている。これらの処理槽を通過するように、多数のびん容器（図示略）を担持して搬送する無端帯のキャリア２が配置されている。キャリア２は矢印ａ方向に移動する。
【００３１】
前記複数の浸漬槽は、キャリア２の入口側から順に、予洗槽３、予熱槽４、第１洗浄槽５、第２洗浄槽６、第３洗浄槽７、予冷槽８、及びすすぎ槽９の順で配置されている。キャリア２に担持されたびん容器は、これらの槽を通過して洗浄及びすすぎ洗いされる。
図示しないボイラで製造されたスチームｓは、スチーム管１１を経て、予洗槽３から予冷槽８までの各槽に配置された枝管に分岐し、各枝管には熱交換器１３〜１８が設けられている。これら熱交換器で各槽内に貯留された水又は洗浄液を加熱する。水又は洗浄液を加熱して熱量を奪われた後の蒸気ドレンは、ドレン排出管１２を経て後述する貯湯槽４２に排出される。
【００３２】
まず、予洗槽３では、びん容器の汚れを予洗槽３に貯留された水で洗浄軟化させる。予洗槽３内の水を配管２１を通してポンプＰ１で汲み上げ、該予洗水を予洗槽３上部のキャリア２の上下に配置されたノズル２２からキャリア２で搬送されるびん容器に噴射することで、予備洗浄する。
次に、びん容器を予熱槽４内の５０℃の温水に浸漬し、急激な加温によりびん容器に割れを起さないように予熱する。
【００３３】
予熱されたびん容器は、濃度３〜４ｗｔ％で７５℃の高温苛性溶液が収容された第１洗浄槽５及び第２洗浄槽６と、濃度０．２〜２ｗｔ％で６５℃の高温苛性溶液が収容された第３洗浄槽７に浸漬され、苛性溶液の化学的作用及び熱的作用により洗浄される。
第２洗浄槽６と第３洗浄槽７の境界付近では、苛性溶液の液面上方にキャリア２が配置され、キャリア２の周囲に複数のノズル２３が配置されている。ポンプＰ２により苛性溶液が配管２４を通してノズル２３に苛性溶液が供給される。ノズル２３から苛性溶液がびん容器に向けて噴射され、苛性溶液のジェット流による物理的作用によって、びん容器が洗浄される。
【００３４】
予冷槽８及びすすぎ槽９には清水供給管２６及び２７を介して２０℃以下の清水ｗが供給される。予冷槽８内の清水ｗは、熱交換器１８で蒸気の熱により２５℃の温水に加温される。予冷槽８及びすすぎ槽９では、これら槽の上方にキャリア２が配置されている。予冷槽８の上方では、キャリア２の上下に複数のノズル２８が配置されている。ポンプＰ３により配管２９を通して、予冷槽８内の温水がノズル２８に供給される。ノズル２８からキャリア２で搬送されるびん容器に向けて２５℃の温水が噴射されて予冷される。
【００３５】
すすぎ槽９の上方では、キャリア２の上下に複数のノズル３１が配置され、すすぎ槽９内の清水ｗがポンプＰ４により配管３２を通してノズル３１に供給され、ノズル３１からびん容器に清水ｗを噴射して、びん容器のすすぎを行なう。ノズル３１の下流側では、清水供給管２５と清水供給管２５に接続されたノズル３０が配置され、清水ｗを清水供給管２５を通してノズル３０から清水ｗをびん容器に噴射して最後のすすぎを行なう。
【００３６】
このように、キャリア２は、予洗槽３から第２洗浄槽６までは、段階的に昇温する温度勾配を有する温水又は苛性溶液を通り、第３洗浄槽７からすすぎ槽９までは、段階的に降温する温度勾配を有する苛性溶液又は清水ｗを通るように構成されている。これによって、びん容器の急激な加熱又は冷却を避けて、びん容器の割れを防止している。
【００３７】
給湯用ヒートポンプシステムIIは、ＣＯ２を冷媒とする給湯用ヒートポンプ４１と、貯湯槽４２を備えている。給湯用ヒートポンプ４１では、圧縮機の吐出圧力及びガスクーラでの熱交換エネルギに対応したＣＯ２冷媒の循環量を設定することにより、９０〜９５℃の熱水を製造可能である。
図２に、ＣＯ２を冷媒とするヒートポンプ装置のモリエル線図を示す。図２において、α及びβはヒートポンプサイクルの例を示す。例えば、圧縮機の吐出圧力を１０〜１５ＭＰａに設定することにより、９０〜９５℃の熱水を製造可能である。
【００３８】
給湯用ヒートポンプ４１で製造した９０〜９５℃の熱水は、貯湯槽４２に貯留される。貯湯槽４２には、貯湯槽４２に貯留された熱水を取り出し循環させて給湯用ヒートポンプ４１に戻す循環路４３が接続されている。循環路４３にはポンプＰ９が介設されて、熱水を矢印ｂ方向に循環させる。
熱水循環路４３には、熱水の流れ方向上流側から順に、熱交換器４４〜４６が介設されている。第１洗浄槽５には、第１洗浄槽５内の苛性溶液を熱交換器４４まで導出して第１洗浄槽５に戻す循環路４７が設けられている。循環路４７にポンプＰ６が介設されて、第１洗浄槽５内の苛性溶液を矢印ｃ方向に循環させる。そして、熱交換器４４で熱水循環路４３を流れる熱水と第１洗浄槽５内の苛性溶液とを熱交換するように構成されている。
【００３９】
予熱槽４には、予熱槽４内の苛性溶液を熱交換器４５まで導出して予熱槽４に戻す循環路４８が設けられている。循環路４８にポンプＰ５が介設されて、予熱槽４内の温水を矢印ｃ方向に循環させる。そして、熱交換器４５で熱水循環路４３を流れる熱水と予熱槽４内の温水とを熱交換するように構成されている。
【００４０】
予冷槽８には、予冷槽８内の水を熱交換器４６まで導出する循環路４９が設けられており、循環路４９にポンプＰ８が介設されて、予熱槽４内の温水を矢印ｄ方向に循環させる。そして、熱交換器４６で熱水循環路４３を流れる熱水と予冷槽８内の水とを熱交換するように構成されている。
【００４１】
給湯用ヒートポンプ４１には、給湯用ヒートポンプ４１の図示しない蒸発器に接続されて、該蒸発器でＣＯ２冷媒に蒸発潜熱を与えるブライン（熱源水）の循環路５１が配設されている。ブライン循環路５１にポンプＰ１１が介設されて、ブライン（熱源水）を矢印ｅ方向に循環している。ブライン循環路５１には、熱交換器５３が介設されている。第３洗浄槽７には、第３洗浄槽７内の苛性溶液を熱交換器５３まで導出した後第３洗浄槽７に戻す循環路５２が設けられている。循環路５２にポンプＰ７が介設されて、第３洗浄槽７内の苛性溶液を矢印ｆ方向に循環させる。熱交換器５３でブライン循環路５１内の熱源水と予冷槽８内の温水とを熱交換し、該熱源水で該温水を冷却し、後工程の予冷の負荷を軽減する構成となっている。
【００４２】
図１に示すように、ブライン循環路５１を循環する熱源水は、給湯用ヒートポンプ４１の蒸発器に蒸発潜熱を採熱されて１７℃となり、熱交換器５３で予冷槽８内の温水と熱交換して加熱され２２℃となる。
清水供給管２６は、三方弁５４を介して熱水循環路４３に接続されている。循環路４３にポンプＰ１０が介設され、ポンプＰ１０によって、熱水循環路４３を循環する熱水又は清水供給管２６の清水ｗを選択的に給湯用ヒートポンプ４１に供給できる構成となっている。
【００４３】
かかる構成の本実施形態において、貯湯槽４２から９０℃の熱水が熱水循環路４３に供給されて、熱水循環路４３を循環する。該熱水が熱水循環路４３を循環する間に、まず、熱交換器４４で第１洗浄槽５の苛性溶液と熱交換して、該苛性溶液を加熱し、該苛性溶液の温度を７５℃に保持させる。ここで、熱水は７７℃に降温する。
次に、熱水は、熱交換器４５で予熱槽４内の温水と熱交換し、該温水を加熱して、該温水の温度を５０℃に保持する。ここで、熱水は６５℃に降温する。
【００４４】
次に、熱水は、熱交換器４６で予冷槽８の温水と熱交換し、該温水を加熱して、該温水の温度を２５℃に保持する。すすぎ槽９から予冷槽８にオーバーフロー水が流入し、該オーバーフロー水により予冷槽８の温水の温度が低下するが、該温水は熱交換器４６で熱水により２５℃となるように加熱される。熱交換器４６の出口で、熱水は３５℃に降温する。３５℃に降温した熱水は、給湯用ヒートポンプ４１に戻り、給湯用ヒートポンプ４１で９０〜９５℃に再加熱されて貯湯槽４２に貯留される。なお、貯湯槽４２に貯留された熱水の量が少なくなったら、三方弁５４を切り替えて、清水ｗを補給するようにする。
【００４５】
本実施形態によれば、給湯用ヒートポンプシステムIIで製造した熱水により、予冷槽８内の温水、第１洗浄槽５内の苛性溶液、及び予冷槽８内の温水を夫々設定温度に保持するようにしたので、洗びん機Iの稼動時はボイラスチームを不要とし、かつ該ボイラの燃料となる重油の消費を削減することができる。
また、洗びん機Iの予冷槽８内の温水の保有熱を給湯用ヒートポンプシステムIIの蒸発器の蒸気熱源として利用するので、システム全体の熱効率を向上できる。
【００４６】
また、洗びん機Iの予冷槽８内の温水の保有熱を給湯用ヒートポンプシステムIIの熱源として利用することにより、第３洗浄槽７内の苛性溶液の液温を第２洗浄槽６内の苛性溶液の液温より低下させることができるので、冷却水等の供給を必要とせず、予冷槽８に向けて下降した温度勾配を形成できる。
【００４７】
また、貯湯槽４２から出た熱水を３台の熱交換器４４〜４６を経ることによって、３５℃前後の低温として、給湯用ヒートポンプ４１に戻すことができるので、給湯用ヒートポンプ４１の熱効率を向上できる。
このようにして、本実施形態では、既設の洗びん機Iに貯湯槽を設けたＣＯ２給湯用ヒートポンプシステムIIを容易に組み込むことができ、既設洗びん機の改造が容易である。
【００４８】
また、スチームｓが各槽の水又は洗浄液を加熱して熱量を奪われた後の蒸気ドレンは、ドレン排出管１２を経て後述する貯湯槽４２に排出されるので、蒸気ドレンの保有熱により貯湯槽４に貯留された熱水の放熱を防止でき、該熱水の温度を安定化できる。
【００４９】
次に、本実施形態の洗びんシステムにおけるエネルギコストの削減額を具体的に示す。洗びんシステムIは、びん容器２４，０００本／ｈの処理能力を有する場合、約４９０ｋｇ／ｈの蒸気を消費する。一方、給湯用ヒートポンプシステムIIから洗びんシステムI側に与える熱は、Ｑ＝７０，４００ｋｃａｌ／ｈ（熱水９０℃→３５℃、１．２８ｍ３／ｈとする）である。蒸気のエンタルピを５００ｋｃａｌ／ｋｇとすると、７０，４００÷５００＝１４０．８ｋｇの蒸気消費に相当する。
【００５０】
つまり、４９０ｋｇの消費蒸気のうち、１４０．８ｋｇは電気エネルギによる熱で賄ったことになる。また、重油の単価をＡ重油；７０円／Ｌ（リットル）とし、１Ｌの重油から蒸気をつくる蒸気倍率を仮に１４．２とすると（１４．２ｋｇ蒸気／Ｌ重油）、次のように計算できる。
従来の蒸気加熱方式の蒸気燃料費；４９０ｋｇ÷１４．２×７０＝２，４１５円／ｈ（１）
本実施形態での蒸気消費量；３４９．２ｋｇ÷１４．２×７０＝１，７２１円／ｈ  （２）
【００５１】
従来方式で第３洗浄槽７の苛性溶液の冷却に使用される冷却水は、１７℃給水で、苛性溶液が６５℃でバランスしたとすると、０．５５ｍ３／ｈの水が消費される。水の単価が３３０円／ｍ３（上下水処理を含む）とした場合、
０．５５×３３０＝１８１．５円／ｈ        （３）
となる。従って、従来方式のエネルギコストは、
（１）＋（３）＝２５９７円／ｈ    （Ａ）
となる。
【００５２】
一方、本実施形態では電力を代わりに使用する。給湯用ヒートポンプ４１の消費電力は２６ｋｗｈであり、ポンプなどの補機の消費電力は２．４ｋｗｈとすると、合計２８．４ｋｗｈとなる。電力単価を平均１５円／ｋｗｈとすると、電力使用コストは、
２８．４ｋｗｈ×１５円＝４２６円／ｋｗｈ        （４）
となる。従って、本実施形態で消費するエネルギコストは、
（２）＋（４）＝２，１４７円／ｈ        （Ｂ）
となる。従って、（Ａ）−（Ｂ）＝４５０円／ｈが本実施形態のコスト低減額となる。
これを３６０日、１５時間／日で稼動すると、２，４３０，０００円／年のコスト低減額となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明によれば、洗びん機にＣＯ２を冷媒とした給湯用ヒートポンプシステムを組み込むことにより、冷熱と温熱を同時供給の多機能システムとして、重油等の消費を削減して、地球温暖化防止に貢献でき、洗びん機だけでなく、冷熱と温熱とを必要とする飲料業界に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る洗びんシステムの全体構成図である。
【図２】ＣＯ２を冷媒とした給湯用ヒートポンプサイクルのモリエル線図である。
【図３】従来のボイラのみの熱源による洗びんシステムの全体構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
I            洗びん機
II            給湯用ヒートポンプシステム
２            キャリア
３            予洗槽
４            予熱槽
５            第１洗浄槽
６            第２洗浄槽
７            第３洗浄槽
８            予冷槽
９            すすぎ槽
１１          スチーム管
１２          ドレン排出管
１３〜１８    熱交換器
２５〜２７    清水供給管
４１          給湯用ヒートポンプ
４２          貯湯槽
４３          熱水循環路
４４〜４６，５３    熱交換器
５１          ブライン循環路
ｂ１          使用済みびん容器
ｂ２          洗浄後のびん容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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